Application Progrès de la technologie de coulée de précision en alliage en titane dans le champ aérospatial

I. Contexte du sujet

Pour répondre à la demande de pièces structurelles métalliques à performances élevées - dans la mise à niveau des véhicules aérospatiaux, les technologies de production et les matériaux utilisés pour ces composants s'améliorent et évoluent continuellement. Les alliages de titane sont caractérisés par une faible densité, une résistance spécifique élevée, une forte résistance à la corrosion et une excellente résistance à la température -. Ils sont largement utilisés dans la charge critique - portant des composants structurels dans le champ aérospatial, et leur utilisation continue de croître. Cependant, pendant le processus de fabrication des pièces en alliage en titane, des défis tels que la force de coupe élevée et l'usure rapide des outils entraînent une faible efficacité de traitement et des coûts élevés. Ces facteurs limitent l'application plus large des pièces en alliage de titane dans des avions, des armes et des navires à faible -.

La technologie de coulée d'investissement est une solution efficace pour atteindre le moulage intégré de grande taille -, mince - paroi et complexe - composants d'alliage de titane structurés, tout en réduisant les coûts de fabrication. Après des décennies de développement, plus de 90% des pièces moulées en alliage en titane utilisées dans l'industrie aérospatiale aujourd'hui sont produites par le casting d'investissement. Actuellement, l'industrie aérospatiale chinoise est à un stade de développement rapide. Le processus de localisation s'est accéléré dans la situation internationale complexe de ces dernières années. Il est prévu que la demande totale de casting de précision dans l'industrie aérospatiale nationale dépasse 100 milliards de yuans à l'avenir.

Ii Méthodes de recherche

Cet article passe en revue le statut actuel du casting de précision en alliage en titane dans l'industrie aérospatiale ces dernières années. Il résume le développement des technologies de coulée de précision en alliage en alliage en titane et internationales, en titane, des applications de matériaux et de produits. L'étude se concentre sur la fabrication de moisissures, la fabrication de coquilles, la fusion et le versement, et le traitement - dans la technologie de coulée. Il couvre principalement les performances de coulée et les propriétés mécaniques du casting TC4 conventionnel, la température élevée - près des alliages de titane - et les alliages d'aluminium titane - dans le développement de matériaux. En ce qui concerne les pièces moulées de précision en alliage en titane, le papier introduit principalement des composants structurels pour les moteurs aérospatiaux. Enfin, il résume les problèmes existants et propose des orientations futures, telles que l'établissement d'une base de données de matériaux, la réduction des coûts de production et le développement de logiciels de simulation de coulée.

Iii. Recherche de contenu

(1) Développement de la technologie de coulée de précision en alliage en titane

Le processus de production pour les moulages d'investissement en alliage en titane comprend principalement la fabrication de moisissures de cire, la fabrication, la fusion et le versement des obus et le traitement -. Tout d'abord, un modèle de moulage conçu à l'aide du logiciel de conception aidée par ordinateur - est transformé en moule en cire à l'aide d'un moule ou d'un équipement de fabrication additif. Ensuite, un matériau réfractaire de couche multi - est appliqué à sa surface pour former une coque en céramique. La coquille est chauffée pour fondre et retirer la cire. Après le frittage et la céramicisation de la coquille à des températures élevées, l'alliage de titane fondu est versé dans le moule. Une fois que le métal se solidifie et refroidit, la coque est cassée pour éliminer le système de coulée et de déclenchement. Enfin, la coulée subit des étapes de traitement post - telles que la coupe, le sable, le broyage, l'inspection, le décapage et la réparation pour donner le produit fini.

(2) Développement de la précision

Le développement de la technologie de coulée de précision en alliage en titane et celui des matériaux en alliage de titane en cours de titane se renforcent mutuellement. Pour utiliser pleinement les propriétés uniques des alliages de titane et s'adapter à leurs caractéristiques de coulée, les techniques de coulée ciblées doivent être développées et continuellement améliorées. En outre, pour simplifier le processus de coulée et les coûts de contrôle, les compositions d'alliage doivent être ajustées pour optimiser la coulée et le traitement post -, sans compromettre de manière significative les performances. Dans cette approche itérative et progressive, la technologie de coulée de précision en alliage en titane et le caca de casting

La technologie de coulée pour les alliages de titane conventionnels s'est continuellement améliorée, tandis que de nouveaux matériaux en alliage en titane de performance élevés ont été développés. L'alliage de titane + le plus largement utilisé au niveau national et international est ZTC4. Parmi les alliages de titane proches de -, ZTA15 est le plus couramment utilisé. Les alliages de titane capables de résister à des températures supérieures à 550 degrés comprennent TI1100, IMI834, TI6242, ZTI55, ZTI60 et ZTI65. Les alliages tiaux ont une densité plus faible que les alliages de titane conventionnels et offrent également d'excellents - résistance à la température et résistance à l'oxydation de la température. Ils peuvent remplacer les superalliages basés sur Nickel - dans la plage de température de 600 à 1000 degrés pour les moteurs de l'avion. L'alliage ti₂alnb offre une résistance à la température supérieure -, de la ductilité et une résistance au fluage par rapport à la plupart des alliages tiaux, avec une température de fonctionnement allant jusqu'à 800 degrés. Il détient un grand potentiel pour remplacer le nickel coulé

(3) Appli

Après des décennies de développement, les pièces moulées de précision en alliage en titane sont désormais largement utilisées dans des parties structurelles critiques des véhicules aérospatiaux. L'utilisation de composants à coulée intégrale a considérablement contribué à améliorer la stabilité structurelle, à prolonger la durée de vie, à réduire le poids global, à simplifier l'assemblage et à réduire les coûts de fabrication. Les moulages de précision en alliage en titane conventionnel sont utilisés surtout dans les applications aérospatiales

Le Pékin Institute of Aeronautical Materials est devenu un fournisseur principal des plaques de support pour les moteurs Airbus CFM56 - 7 et est également un fournisseur de pièces moulées en alliage de titane pour les moteurs LEAP - 1a, 1b et 1c. L'Institut de recherche sur les métaux de l'Académie chinoise des sciences, du Beijing Institute of Aeronautical Materials, de la Northwestern Polytechnical University et du Harbin Institute of Technology a développé des diffuseurs en alliage tial, des lames et des castings de turbine. Les lames de turbine à basse pression 45XD à basse pression produites par l'Institut de recherche sur les métaux ont passé les processus d'évaluation et de vérification pour le Trent XWB à haute teneur

Les moulages en alliage en titane sont également largement utilisés dans les composants de missiles, y compris les nageoires de queue, les boîtes d'ogive, les corps de fusée et les connecteurs. Dans les véhicules aérospatiaux et les satellites, les moulages en alliage en titane sont principalement utilisés pour les supports, les plaques, les articulations et les caméras

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Ces dernières années, l'application des technologies de coulée, des matériaux et des produits en alliage en alliage en titane dans le secteur aérospatial a fait des progrès remarquables. La Chine est devenue un leader mondial dans le développement de matériaux en alliage en titane en casting. La technologie de coulée de précision en alliage en alliage en titane a largement atteint la localisation et est largement utilisée dans les principaux composants structurels aérospatiaux. Cependant, les lacunes restent entre les entreprises chinoises en alliage en alliage en alliage en titane et leurs homologues avancés aux États-Unis. Plusieurs

1. Promotion et adoption lente de nouveaux alliages de titane de casting;

2. Difficulté à réduire les coûts de production des pièces moulées de précision en alliage en titane;

3. Technologie de simulation de coulée en alliage en alliage en titane sous-développé;

4. Concurrence intense de l'avancement rapide de la fabrication additive en alliage de titane.

5. Pour relever ces défis et améliorer le niveau d'application de la coulée de précision en alliage en titane, les mesures suivantes sont proposées:

6. Établir une base de données complète reliant les compositions d'alliages de titane avec des performances de coulée et des propriétés mécaniques;

7. Appliquer la technologie de jumeaux numériques pour optimiser les processus et réduire les coûts de production;

8. Accélérer le développement du logiciel de simulation de coulée domestique.